DE3914550A1 - Signalverarbeitungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Signalverarbeitungssystem für Vi­ deosignale.

In P 38 31 524 wurde als Beispiel für ein solches Signalver­ arbeitungssystem ein Transcoder vorgeschlagen, der ein Video­ signal mit z.B. 1250 Zeilen, einer Bildwechselfrequenz von z.B. 50 Hz und Zeilensprungverfahren in ein Videosignal mit gleicher Zeilenzahl, einer verdoppelten Bildwechselfrequenz und Zeilensprungverfahren (Interlace) transcodiert, um Groß­ flächen- und Zwischenzeilen-Flimmern zu beseitigen. Diese Transcodierung kann bewegungsadaptiv durchgeführt werden. Bewegungsadaptiv bedeutet, daß Bildpunkte bei statischem Bildinhalt anders berechnet werden, als bei dynamischen Bild­ inhalt. Transcodieren bedeutet, daß ein Fernsehsignal von einer Norm in eine andere Norm umgewandelt wird.

Die Luminanz-Bildpunkte von wiedergegebenen Halbbildern kön­ nen durch ein zwei-aus-sechs-Medianfilter aus empfangenen Bildpunkten berechnet werden, wie es in P 38 03 605 vorge­ schlagen wurde. Ein solches Medianfilter sortiert jeweils sechs Bildpunkte der Größe ihres Zahlenwerts nach und bildet den arithmetischen Mittelwert aus den beiden in der Mitte der Rangfolge einsortierten Bildpunkten. Für Luminanz- bzw. Chrominanzbildpunkte sind z.B. Zahlenwerte im Bereich von 0 bis 255 üblich.

Die Chrominanz-Bildpunkte von wiedergegebenen Halbbildern werden durch zeitliche Mittelung von empfangenen Chrominanz- Bildpunkten gebildet, die in zwei benachbarten empfangenen Halbbildern die gleiche räumliche Lage haben.

Durch die Verdoppelung der Bildwechselfrequenz wird zwar das Großflächenflimmern beseitigt und das Zwischenzeilenflimmern stark reduziert. Es ist dabei aber auch die doppelte Zeilen­ frequenz erforderlich. Für ein Videosignal mit z.B. 1250 Zeilen, 100 Hz Bildwechselfrequenz und Zeilensprungverfahren ergibt sich eine Zeilenfrequenz von 62,5 KHz. Es ist ge­ plant, Fernsehgeräte mit einer solchen Zeilenfrequenz herzu­ stellen. Allerdings kann durch die Bildwiedergabe im Zwi­ schenzeilenverfahren auch bei einer Bildwechselfrequenz von 100 Hz ein vertikal-temporaler Alias, d.h. ein sich bewegen­ des Störmuster, entstehen, insbesondere bei dynamischen Bild­ inhalten mit hohen vertikalen Frequenzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Signalverarbei­ tungssystem für Videosignale anzugeben, das bei erhöhter Bildwechselfrequenz Störmuster durch vertikal-temporalen Ali­ as vermeidet.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Um vertikal-temporalen Alias zu vermeiden, ist eine Bildwie­ dergabe ohne Zeilensprung (progressiv) vorteilhaft. Dies wür­ de aber eine Zeilenfrequenz von 125 KHz erfordern, was aus heutiger Sicht zu vertretbaren Kosten kaum als realisierbar erscheint. Augenphysiologische Untersuchungen haben ergeben, daß ab einer Bildwechselfrequenz von etwa 75 Hz kein Großflä­ chenflimmern mehr wahrgenommen wird.

Für ein entsprechendes Fernsehsignal mit 1250 Zeilen und 75 Hz Bildwechselfrequenz ist eine Zeilenfrequenz von 93,8 KHz bei Wiedergabe ohne Zeilensprung und von 46,9 KHz bei Wiedergabe mit Zeilensprung erforderlich gegenüber 125 KHz bzw. 62,5 KHz. Wenn man berücksichtigt, daß bei Wiedergabe eines Videosignals ohne Zeilensprung nur etwa 70% der Zeilen­ zahl eines Videosignals mit Zeilensprung erforderlich ist, um die gleiche vertikale Auflösung zu erhalten, so kann die Zeilenzahl von z.B. 1250 auf 900 ohne Verlust an vertikaler Auflösung vermindert werden. Dies führt bei einem Videosi­ gnal mit 900 Zeilen, 75 Hz Bildwechselfrequenz und Wiederga­ be ohne Zeilensprung zu einer Zeilenfrequenz von 67,5 KHz. Dieser Wert entspricht nahezu dem Wert von 62,5 KHz, der für die Funktion der geplanten Fernsehgeräte mit 1250 Zeilen und 100 Hz Bildwechselfrequenz erforderlich ist.

Weil die Wiedergabe ohne Zeilensprung vertikal-temporalen Alias und Zwischenzeilenflimmern, insbesondere bei dynami­ schem Bildinhalt, stark reduziert, führt die Wiedergabe ei­ nes Fernsehsignals mit 900 Zeilen ohne Zeilensprung und 75 Hz Bildwechselfrequenz bei vergleichbarem Aufwand für die Ab­ lenkschaltung zu einer besseren Bildqualität, als die eines Fernsehsignals mit 1250 Zeilen mit Zeilensprung und 100 Hz Bildwechselfrequenz.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß ein Signalver­ arbeitungssystem aus je drei in zeitlicher Richtung aufeinan­ derfolgenden Eingangs-Videobildern vier aufeinanderfolgende progressive Ausgangs-Videobilder erzeugt. Diese Art der Si­ gnalverarbeitung, auch Transcodierung genannt, kann bewe­ gungsadaptiv durchgeführt werden.

Bei statischem Bildinhalt werden für die Ausgangs-Bildpunkte Eingangs-Luminanz- bzw. Chrominanz-Bildpunkte in der entspre­ chenden räumlichen und zeitlichen Lage wiederholt.

Bei dynamischem Bildinhalt werden für die zu berechnenden Ausgangs-Luminanzbildpunkte in Bildern mit zeitlich zwischen den Eingangs-Bildern liegender Position zunächst Zwischenwer­ te in der zeitlichen Mitte zwischen den entsprechenden Ein­ gangs-Bildpunkten erzeugt. Aus diesen Zwischenwerten und Bildpunkten zeitlich benachbarter Eingangsbilder werden dann die Bildpunkte für das Ausgangssignal mit 1,5facher Bild­ wechselfrequenz entsprechend den umgekehrt proportionalen zeitlichen Abständen anteilig zusammengesetzt.

Für die Berechnung der Ausgangs-Chrominanzbildpunkte kann die Erzeugung von Zwischenwerten in der zeitlichen Mitte zwi­ schen den Eingangs-Bildern entfallen. Die Chrominanzbildpunk­ te werden dann aus Anteilen von Bildpunkten zeitlich benach­ barter Eingangs-Bilder entsprechend den umgekehrt proportio­ nalen zeitlichen Abständen anteilig zusammengesetzt.

Jedes vierte Ausgangsbild enthält entsprechende Bildpunkte jedes dritten Eingangsbildes.

Um ein Fernsehsignal mit 1250 Zeilen mit Zeilensprung und 50 Hz Bildwechselfrequenz in ein Fernsehsignal mit 900 Zei­ len ohne Zeilensprung und 75 Hz Bildwechselfrequenz zu trans­ codieren, kann das Fernsehsignal zunächst wie in P 38 03 835 vorgeschlagen bewegungsadaptiv in ein Fernsehsignal mit 900 Zeilen ohne Zeilensprung mit 50 Hz Bildwechselfrequenz umge­ wandelt werden. Vorteilhaft mit der Verwendung des dort be­ nutzten bildpunktweisen Bewegungsdetektorsignals oder eines anderen Bewegungsdetektorsignals kann dann aus diesem Fernsehsignal bewegungsadaptiv ein Fernsehsignal mit 900 Zei­ len ohne Zeilensprung mit 75 Hz Bildwechselfrequenz erzeugt werden.

Für eine Signalverarbeitung der erfindungsgemäßen Art eignet sich z.B. ein Transcoder.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an­ hand der Zeichnungen erläutert.

Diese zeigen in

Fig. 1 Blockdiagramm eines Fernsehempfängers mit einem Transcoder

Fig. 2 räumlich-zeitliches Bildpunkt-Abtastraster eines Transcoders 50/2:1 nach 100/2:1

Fig. 3 Blockdiagramm eines Transcoders für digitale Videosignale

Fig. 4 räumlich-zeitliches Bildpunkt-Abtastraster eines erfindungsgemäßen Transcoders 50/1:1 nach 75/1:1

Fig. 5 Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Transcoders

Fig. 6 Ein Zeitdiagramm des erfindungsgemäßen Transcoders

Fig. 7 Ein Ladungs-Zeit-Diagramm für einen Speicher des erfindungsgemäßen Transcoders

Fig. 1 zeigt einen Fernsehgeräte-Tuner 10, einen ZF-Ver­ stärker 11 und einen Demodulator 12, der ein Audiosignal, ein Luminanzsignal und ein Chrominanzsignal bereitstellt. Diese Signale werden z.B. sequentiell übertragen. Das Audiosignal wird in Schaltung 161 verarbeitet, in Schal­ tung 162 verstärkt und einem Lautsprecher 163 zugeführt. Das Luminanzsignal wird im A/D-Wandler 131 digitalisiert und das Chrominanzsignal im A/D-Wandler 132. Beide werden zu ei­ nem Transcoder 14 weitergeleitet.

In einer Ausführungsform gemäß P 38 31 524 wandelt der Trans­ coder ein Eingangssignal von z.B. 1250 Zeilen mit Zeilen­ sprung und 50 Hz Bildwechselfrequenz in ein Ausgangssignal von 1250 Zeilen mit Zeilensprung und 100 Hz Bildwechselfre­ quenz.

In einer Ausführungsform gemäß der Erfindung wandelt der Transcoder ein Eingangssignal von z.B. 1250 Zeilen mit Zei­ lensprung und 50 Hz Bildwechselfrequenz zunächst gemäß P 38 03 835 bewegungsadaptiv in ein Fernsehsignal mit 900 Zeilen ohne Zeilensprung und 50 Hz Bildwechselfrequenz um. Dieses Fernsehsignal wird dann bewegungsadaptiv in ein Aus­ gangssignal von 900 Zeilen ohne Zeilensprung mit 75 Hz Bild­ wechselfrequenz transcodiert.

Die Luminanz- und Chrominanz-Ausgangssignale des Transcoders 14 werden über die D/A-Wandler 151 bzw. 152 einer Matrix 17 zugeführt, dort in RGB-Signale umgeformt und über den RGB- Verstärker 18 auf dem Display 19 wiedergegeben.

Fig. 2 zeigt ein in P 38 31 524 vorgeschlagenes Verfahren, wie aus Bildpunkten eines Fernsehsignals mit Zeilensprung und z.B. 50 Hz Bildwechselfrequenz ein Fernsehsignal mit Zeilensprung und doppelter Bildwechselfrequenz (100 Hz) ge­ bildet werden kann.

Es sind Bildpunkte 211, 232, 251 von Halbbildern eines ankom­ menden Fernsehsignals und Bildpunkte 211, 222, 231, 242, 251 von Halbbildern eines erzeugten Fernsehsignals mit doppelter Bildwiedergabefrequenz im zeitlichen Verlauf 20, im Verlauf in horizontaler bzw. Zeilen-Richtung 201 und im Verlauf in vertikaler Richtung 202 dargestellt.

Die Bildpunkte 222, 231, 242 und die anderen Bildpunkte ent­ sprechender Zeilen im jeweiligen Halbbild sind im ankommen­ den Signal nicht vorhanden und müssen deshalb interpoliert werden. Dies geschieht bewegungsadaptiv.

Wenn der Bildinhalt am jeweiligen Bildpunkt statisch ist, werden für die Luminanz- bzw. Chrominanz-Bildpunkte 222 die empfangenden Luminanz- bzw. Chrominanz-Bildpunkte 232, für die Luminanz- bzw. Chrominanz-Bildpunkte 231 die empfangenen Luminanz- bzw. Chrominanz-Bildpunkte 211 und für die Lumi­ nanz- bzw. Chrominanz-Bildpunkte 242 die empfangenen Lumi­ nanz- bzw. Chrominanz-Bildpunkte 232 eingesetzt. Dies gilt entsprechend für die anderen zu interpolierenden Bildpunkte der jeweiligen Halbbilder.

Wenn der Bildinhalt am jeweiligen Luminanz-Bildpunkt dyna­ misch ist, werden zunächst zwischen den Zeilen der empfange­ nen Halbbilder neue Zeilen 212, 231, 252 interpoliert. Da­ durch werden aus den Eingangs-Halbbildern mit Zeilensprung Vollbilder ohne Zeilensprung.

Die Bildpunkte 222 werden dann aus Bildpunkten 212 und 232 interpoliert und die Bildpunkte 242 aus Bildpunkten 232 und 252. Zum Beispiel wird der Luminanz-Bildpunkt 223 aus den Luminanz- Bildpunkten 213 und 233 berechnet. Dazu werden die sechs Bildpunkte 213 und 233 der Größe ihres Zahlenwertes nach sor­ tiert und die beiden in der Mitte der Rangfolge einsortier­ ten ausgewählt. Von ihnen wird der arithmetische Mittelwert gebildet. Dieser Mittelwert wird dann als Bildpunkt 223 und mit den entsprechenden anderen Bildunkten zusammen als ein zweites Halbbild wiedergegeben. Entsprechend werden die Bild­ punkte 242 als ein viertes Halbbild wiedergegeben. Als ein erstes Halbbild wird das erste empfangene Halbbild und als ein fünftes wird das dritte empfangene Halbbild wie­ dergegeben. Als ein drittes Halbbild wird das interpolierte Halbbild, welches aus den Bildpunkten 231 und entsprechenden besteht, wiedergegeben.

Wenn der Bildinhalt am jeweiligen Chrominanz-Bildpunkt dyna­ misch ist, wird der Bildpunkt 223 als arithmetischer Mittel­ wert des mittleren Bildpunkts von 213 und des mittleren Bild­ punkts von 233 wiedergegeben.

Fig. 3 zeigt einen Transcoder, wie er in P 38 31 524 vorge­ schlagen wurde, der das Verfahren nach Fig. 2 anwendet. In den Speichern 311 und 312 werden jeweils zwei ankommende Halbbilder in Form eines Vollbildes gespeichert. Während der eine Speicher ankommende Halbbilder speichert, werden die gespeicherten und zu Vollbildern zusammengefügten Halbbilder bildpunktweise einem Umschalter 321 und von dort einem weite­ ren Umschalter 301 und parallel geschalteten Zeilenspeichern 331 zugeführt.

Ein weiterer Umschalter 341 leitet parallel Bildpunkte aus den Zeilenspeichern 331 zu den parallel geschalteten Verti­ kalfiltern 351. Dort wird jeweils aus mehreren, z.B. vier, vertikal benachbarten Bildpunkten eines Halbbilds ein in der Mitte der vier Bildpunkte liegender Bildpunkt in jeweils an­ derer Halbbildlage berechnet. Solche Bildpunkte sind in Fig. 2 als 212, 231 und 252 dargestellt.

Ein Bewegungsdetektor 30 entscheidet für jeden Bildpunkt zei­ lenweise fortlaufend, ob bei statischem Bildinhalt empfange­ ne Bildpunkte aus Umschalter 321 oder bei dynamischem Bildin­ halt empfangene bzw. im Halbbild interpolierte Bildpunkte aus den Vertikalfiltern 351 zu einem Speicher 361 und zu ei­ nem Medianwertbildner 371 weitergeleitet werden. Am Eingang und Ausgang des Vollbildspeichers 361 sind Stützwerte (213 und 233 in Fig. 2) für den Medianwertbildner abgreifbar.

Im Umschalter 391 werden je nach auszugebendem Halbbild ent­ weder Bildpunkte (211, 231 oder 251 in Fig. 2) aus dem Spei­ cher 361 oder durch einen Halbbildspeicher 381 verzögerte Bildpunkte (222 oder 242 in Fig. 2) aus dem Medianwertbild­ ner 371 zum Ausgang weitergeleitet.

Dem Medianwertbildner 371 werden für jeden ausgegebenen Bild­ punkt (223 in Fig. 2) sechs Bildpunkte (213 und 233 in Fig. 2) zugeführt. Bei dynamischen Bildinhalt wird der Bild­ punkt (223 in Fig. 2) wie für Fig. 2 beschrieben berechnet.

Bei statischem Bildinhalt wird durch den Bewegungsdetektor 30 gesteuert der Bildpunkt (223 in Fig. 2) nur aus dem arith­ metischen Mittelwert aus dem mittlerem der drei Bildpunkte (213 in Fig. 2) und dem mittleren der anderen drei Bildpunk­ te (233 in Fig. 2) gebildet.

Entsprechend dem beschriebenen Zweig des Transcoders in Fig. 3 für die Luminanz arbeitet der andere Zweig des Trans­ coders für die Chrominanz.

Die Schaltungen 313 und 314 entsprechen den Schaltungen 311 und 312, 322 entspricht 321, 332 entspricht 331, 342 ent­ spricht 341, 352 entspricht 351, 302 entspricht 301, 362 ent­ spricht 361, 372 entspricht 371, 382 entspricht 381, 392 ent­ spricht 391.

Die parallelen Vertikalfilter 352 können z.B. eine Mittel­ wertbildung durchführen. Entsprechend weniger parallele Ver­ tikalfilter 352 und Zeilenspeicher 332 werden benötigt. Die Schaltung 372 arbeitet für statische und dynamische Bildtei­ le wie die Schaltung 371 für statische Bildteile, d.h. sie bildet nur einen arithmetischen Mittelwert.

Zur Reduzierung des benötigten Speicherplatzes werden nur aktive Bildpunkte gespeichert.

Fig. 4 zeigt ein Verfahren, wie aus Luminanz- oder Chromi­ nanz-Bildpunkten eines Fernsehsignals ohne Zeilensprung und z.B. 50 Hz Bildwechselfrequenz ein Fernsehsignal ohne Zei­ lensprung mit 1,5facher Bildwechselfrequenz (75 Hz) gebildet werden kann.

Die Bildpunkte 461, 462, 471, 472 und die anderen Bildpunkte entsprechender Zeilen im jeweiligen Vollbild sind im ankom­ menden Signal nicht vorhanden und müssen deshalb interpo­ liert werden. Dies kann bewegungsadaptiv geschehen. Es sind Bildpunkte 411, 412, 431, 432, 451, 452 aus Vollbil­ dern eines ankommenden Fernsehsignals und Bildpunkte 411, 412, 461, 462, 471, 472, 451, 452 eines erzeugten Fernsehsi­ gnal mit eineinhalbfacher Bildwiedergabefrequenz im zeitli­ chen Verlauf 40, im Verlauf in horizontaler bzw. Zeilen-Rich­ tung 401 und im Verlauf in vertikaler Richtung 402 darge­ stellt.

Um bei dynamischen Bildinhalt an entsprechenden Luminanz- Bildpunkten z.B. den Luminanz-Bildpunkt 463 bzw. 473 zu be­ rechnen, wird zunächst ein Zwischenwert in der zeitlichen Lage 423 bzw. 443 ermittelt. Dies geschieht z.B. durch eine Medianwertbildung, wie sie für Fig. 2 beschrieben ist. Dazu werden jeweils die z.B. sechs Bildpunkte 413 und 433 der Größe ihres Zahlenwertes nach sortiert und die beiden in der Mitte der Rangfolge einsortierten ausgewählt. Von ihnen wird der arithmetische Mittelwert gebildet. Dieser Mittelwert er­ gibt den Zahlenwert für den Zwischenwert 423. Die Zahlenwer­ te von 413 sind z.B. (127, 132, 125) und die Zahlenwerte von 433 sind z.B. (130, 195, 220). Die sortierte Rangfolge ist dann (220, 195, 132, 130, 127, 125) und es wird der arithmetische Mittelwert von (132, 130) gebildet. Der Zwi­ schenwert erhält dann den Wert 131. Zu den jeweils sechs Bildpunkten 413 und 433 können auch die jeweils links und rechts von 413 und 433 in der Zeile benachbarten Bildpunkte hinzugenommen werden, sodaß für die Medianwertbildung z.B. zehn Bildpunkte verwendet werden. Bei statischem Bildinhalt kann der Zwischenwert 423 aus dem arithmetischen Mittelwert des mittleren der drei Bildpunkte 413 und des mittleren der drei Bildpunkte 433 berechnet werden oder es kann für Bild­ punkt 463 bzw. 473 direkt der mittlere der Bildpunkte 413 bzw. 433 eingesetzt werden.

Für ein Chrominanzsignal kann unabhängig von Bewegung im Fernsehbild immer der entsprechende arithmetische Mittelwert wie für das Luminanzsignal bei statischem Bildinhalt aus Bildpunkten gleicher Farbkomponente gebildet werden.

Es kann aber auch bei an entsprechenden Bildpunkten dynami­ schen Chrominanzsignalen die Medianwertbildung entsprechend der Medianwertbildung für die entsprechenden Luminanzsignale erfolgen, aber mit anderen Eingangsbildpunkten. Diese sind für den Bildpunkt 423 z.B. die mittleren Bildpunkte von 413 und 433 und die links und rechts in der Zeile benachbarten Bildpunkte von 413 und 433 gleicher Farbkomponente. Dadurch wird die U-Komponente eines Chrominanzbildpunktes aus zwei von sechs U-Komponenten von empfangenen Chrominanzbildpunk­ ten bzw. die V-Komponente eines Chrominanzbildpunktes aus zwei von sechs V-Komponenten von empfangenen Chrominanzbild­ punkten gebildet.

Der Bildpunkt 463 bzw. 473 des Luminanz- bzw. Chrominanzsi­ gnals kann dann z.B. folgendermaßen berechnet werden: Der einfache Wert des mittleren Bildpunkts von 433 und der zweifache Wert des Zwischenwertes 423 bzw. 443 werden ad­ diert und die Summe durch drei geteilt. Das Ergebnis ist der Wert für Bildpunkt 463 bzw. 473.

Entsprechend werden die anderen Bildpunkte 461, 462 bzw. 471, 472 des ausgehenden Luminanz- bzw. Chrominanzsignals berechnet.

Wenn der Bildinhalt an entsprechenden Bildpunkten statisch ist, können die Bildpunkte 461, 462 bzw. 471, 472 des Lumi­ nanz- bzw. Chrominanzsignals folgendermaßen erhalten werden: Für die Bildpunkte 461, 462 werden die Bildpunkte 411, 412 eingesetzt und für die Bildpunkte 471, 472 werden die Bild­ punkte 431, 432 eingesetzt.

Als ein erstes Vollbild 411, 412 wird ein erstes empfangenes Vollbild 411, 412 wiedergegeben, als ein zweites Vollbild 461, 462 wird ein aus dem ersten 411, 412 und zweiten 431, 432 empfangenen Vollbild interpoliertes Vollbild wiedergege­ ben, als ein drittes Vollbild 471, 472 wird ein aus dem zwei­ ten 431, 432 und dritten 451, 452 empfangenen Vollbild inter­ poliertes Vollbild wiedergegeben und als ein viertes Voll­ bild 451, 452 wird ein drittes empfangenes Vollbild 451, 452 wiedergegeben.

Fig. 5 zeigt einen Transcoder, dem am Luminanz-Eingang ein Transcoder 50 gemäß P 38 03 835 vorgeschaltet ist. Der Trans­ coder 50 erzeugt aus einem Fernsehsignal mit z.B. 1250 Zei­ len mit Zeilensprung und 50 Hz Bildwechselfrequenz bewegungs­ adaptiv ein Fernsehsignal mit 900 Zeilen ohne Zeilensprung und 50 Hz Bildwechselfrequenz. Das bildpunktweise Bewegungs­ detektorsignal aus dem Transcoder 50 wird auch im Transcoder 51 für Chrominanzsignale und für die Schaltungen 521 und 522 benutzt. Der Transcoder 51 kann wie Transcoder 50 aufgebaut sein. Er braucht aber keinen eigenen Bewegungsdetektor. Im Speicher 511 wird jeweils ein Luminanz-Vollbild gespei­ chert. Für ein erstes weiterzuleitendes Vollbild wird das in 511 gespeicherte Vollbild dem Umschalter 531 zugeführt (411, 412 in Fig. 4). Das ankommende Luminanzsignal (431, 432 in Fig. 4) und das bereits vorher gespeicherte Signal (411, 412 in Fig. 4) aus 511 sowie das Bewegungsdetektorsignal werden einem Medianwertbildner 521 zugeführt. Dieser Medianwertbild­ ner 521 arbeitet wie für Fig. 4 beschrieben. Bei dynamischen Bildinhalt werden aus z.B. sechs Bildpunkten (413 und 433 in Fig. 4) zwei ausgewählt und deren arithmetischer Mittel­ wert dem Umschalter 531 zugeführt und bei statischem Bildin­ halt der arithmetische Mittelwert von zwei Bildpunkten (der jeweils mittlere von 413 bzw. 433 in Fig. 4), wobei die aus 521 kommenden Bildpunkte ein zweites weiterzuleitendes Voll­ bild darstellen. Anschließend werden die neu eingespeicher­ ten Bildpunkte (431, 432 in Fig. 4) aus 511 ausgelesen und bilden ein drittes weiterzuleitendes Vollbild. Danach werden die gespeicherten Bildpunkte (431 und 432 in Fig. 4) aus 511 und ankommende und in 511 zu speichernde Bildpunkte (451 und 452 in Fig. 4) über den Medianwertbildner 521 dem Um­ schalter 531 zugeführt und bilden ein viertes weiterzuleiten­ des Vollbild. Dieser Vorgang, d.h. abwechselndes Auslesen von 511 und Auslesen von 511 und ankommenden Bildpunkten, verbunden mit Medianwertbildung, wird kontinuierlich fortge­ setzt. Dadurch entsteht am Ausgang des Umschalters 531 ein Fernsehsignal ohne Zeilensprung mit verdoppelter Bildwechsel­ frequenz.

Dieses Signal wird über einen Vollbildspeicher 541 und Multi­ plizierer 551 sowie über einen Vollbildspeicher 542 und ei­ nen Multiplizierer 552 einem Addierer 561 zugeführt. Die Speicher 541 und 542 werden abwechselnd mit dem ankommenden Signal mit 100 Hz Bildwechselfrequenz geladen und für ein ausgehendes Signal mit 75 Hz Bildwechselfrequenz entladen. Die Speicher 541 und 542 können vom Typ "FIFO mehrfach aus­ lesbar" sein. FIFO bedeutet: first in, first out.

Dieser Vorgang ist in Fig. 6 dargestellt. Im Verlauf einer Zeitachse 60 sind Blöcke 61 dargestellt, die den eingelese­ nen Speicherinhalt, z.B. Bildpunkte "(412)" aus Fig. 4, im jeweiligen Speicher, z.B. "541" aus Fig. 5, zeigen. Zusätzlich sind Blöcke 62 dargestellt, die den ausgelesenen Speicherinhalt, z.B. Bildpunkte "(412)" aus Fig. 4, der je­ weiligen Speicher,z.B. "541+542" aus Fig. 5, zeigen, so­ wie Zuordnungspfeile 63, die andeuten, aus welchen Blocks 61 die jeweiligen Bildpunkte kommen, sowie Multiplikationsfakto­ ren 64, die den jeweiligen Wichtungsfaktor für die jeweili­ gen Blocks 61 von Bildpunkten angeben.

Der Multiplizierer 541 wechselt z.B. für jedes ausgelesene Vollbild zwischen den Faktoren 1 und 1/3 und der Multipli­ zierer 542 z.B. zwischen den Faktoren 0 und 2/3, wie man aus Fig. 6 erkennen kann.

Der Addierer 561 gibt jeweils die Summe zweier mit den jewei­ ligen Faktoren multiplizierten Bildpunkte als Luminanz-Aus­ gangssignal des Transcoders ab.

Fig. 7 zeigt ein Ladungs-Zeit-Diagramm des Speichers 541 aus Fig. 5 zwischen den Zeitpunkten t = 20 ms und t = 50 ms aus Fig. 6, eine Ladungsskala 70, einen ersten Ladevorgang 71, einen zweiten Ladevorgang 72 und einen Auslesevorgang 73. Vom Zeitpunkt t = 20 ms bis t ≈ 30 ms wird ein ankommendes Vollbild in den Speicher 541 geladen 71. Vom Zeitpunkt t ≈ 20 ms bis t ≈ 33 ms wird das Vollbild wieder ausgelesen. Vom Zeitpunkt t ≈ 33 ms bis t ≈ 47 ms wird der Speicher 541 ein zweites Mal ausgelesen, allerdings wird ab Zeitpunkt t = 40 ms ein neues Vollbild geladen.

Fig. 7 verdeutlicht, daß nicht ein Bildinhalt ausgelesen wird, der bereits durch einen neuen überschrieben wurde. Zum Beispiel ist zum Zeitpunkt t 1 ≈ 40 ms bereits die Hälfte des Vollbilds aus Speicher 541 ausgelesen, wenn der Einlesevor­ gang für ein neues Vollbild in Speicher 541 beginnt. Zum Zeitpunkt t 2 ≈ 45 ms ist bereits ≈ 7/8 des alten Vollbilds ausgelesen, während das neue erst zu ≈ 50% geladen ist.

Der Multiplizierer 541 arbeitet z. B. mit den Faktoren 1 und 1/3, der Multiplizierer 542 z. B. mit den Faktoren 0 und 2/3, so daß die summierten Faktoren jeweils 1 ergeben.

Entsprechend dem beschriebenen Zweig des Transcoders in Fig. 5 für die Luminanz arbeitet der andere Zweig des Trans­ coders für die Chrominanz.

Der Speicher 512 entspricht Speicher 511, Medianwertbildner 522 entspricht, wie für Fig. 4 beschrieben, Medianwertbild­ ner 521, Umschalter 532 entspricht Umschalter 531, Speicher 543 und Multiplizierer 553 entsprechen Speicher 541 und Multiplizierer 551, Speicher 544 und Multiplizierer 554 ent­ sprechen Speicher 542 und Multiplizierer 552, Addierer 562 entspricht Addierer 561.

Der Transcoder gemäß Fig. 5 kann durch Anhängen eines weite­ ren FIFO-Speichers auch ein Bildsignal mit Zeilensprung er­ zeugen, indem am Ausgang nur jede zweite Zeile mit entspre­ chender Halbbildlage und halbiertem Auslesetakt wiedergege­ ben wird.

Der Transcoder gemäß Fig. 5 kann auch ein Eingangssignal oh­ ne Zeilensprung, z.B. 900 Zeilen, 50 Hz, verarbeiten, wenn die Transcoder 50 und 51 in Fig. 5 entfallen und ein zusätz­ licher Bewegungsdetektor angeordnet ist, wie er z.B. in P 38 09 249 vorgeschlagen ist.

Ein solcher Transcoder kann auch Bildsignale mit Zeilen­ sprung, gleicher Zeilenzahl und z.B. 50 Hz Bildwechselfre­ quenz als Eingangssignal verwenden, wenn das Eingangssignal mit Zeilensprung bewegungsadaptiv in ein Eingangssignal ohne Zeilensprung umgewandelt wird. Für diese bewegungsadaptive Umwandlung und die Steuerung der Medianwertbildner 521 bzw. 522 aus Fig. 5 kann dann der Bewegungsdetektor gemeinsam ver­ wendet werden.

Claims (12)

1. Signalverarbeitungssystem für digitale Videosignale zur Umsetzung eines Bildsignals einer ersten Norm in ein Bildsignal ohne Zeilensprung einer zweiten Norm, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die Bildwechselfrequenz des Bildsignals der zweiten Norm das Eineinhalbfache der Bildwechselfrequenz des Bildsignals der ersten Norm ist,
• b) Zwischenwerte (422, 442) zur Berechnung des Bildsignals der zweiten Norm gebildet werden,
• c) die Zwischenwerte (422, 442) und Bildpunkte (411, 412, 431, 432, 451, 452) des Bildsignals der ersten Norm je­ weils einen gewichteten Anteil für Bildpunkte (411, 412, 461, 462, 471, 472, 451, 452) des Bildsignals der zweiten Norm bilden,
• d) die Wichtung abhängig ist von dem zeitlichen Abstand der Bildpunkte (411, 412, 461, 462, 471, 472, 451, 452) des Bildsignals der zweiten Norm von den entsprechenden Zwischenwerten (422, 442) und von den entsprechenden Bildpunkten (411, 412, 431, 432, 451, 452) des Bildsi­ gnals der ersten Norm.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnung der Bildpunkte (461, 462, 471, 472) des Bild­ signals der zweiten Norm bewegungsadaptiv ist.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwerte (422, 442) bei dynamischen Bildin­ halten durch ein Medianfilter (521, 522) ermittelt wer­ den.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für Luminanzbildpunkte (461, 462, 471, 472) des Bildsignals der zweiten Norm zur Berechnung von Zwischenwerten (423) jeweils eine bestimmte Anzahl 2+4n von Bildpunk­ ten (413, 433), die aus Bildpunkten des Bildsignals der ersten Norm abgeleitet sind, der Größe ihres Zahlen­ werts nach sortiert werden, wobei die Zwischenwerte (423) in der zeitlichen Mitte zwischen entsprechenden Bildpunkten des Bildsignals der ersten Norm liegen und der arithmetische Mittelwert aus den beiden in der Mit­ te der Rangfolge einsortierten Bildpunkten gebildet wird.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Berechnung der Zwischenwerte (423) folgende Bild­ punkte des Bildsignals der ersten Norm verwendet werden:

• a) der, bezogen auf den jeweiligen Zwischenwert, zeitlich vorhergehende Bildpunkt gleicher räumlicher Lage des Bildsignals der ersten Norm,
• b) die in der gleichen Zeile links und rechts von diesem Bildpunkt gelegenen Bildpunkte des Bildsignals der er­ sten Norm,
• c) der, bezogen auf den jeweiligen Zwischenwert, zeitlich folgende Bildpunkt gleicher räumlicher Lage des Bildsi­ gnals der ersten Norm,
• d) die in der gleichen Zeile links und rechts von diesem Bildpunkt gelegenen Bildpunkte des Bildsignals der er­ sten Norm.

6. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für Chrominanzbildpunkte (461, 462, 471, 472) des Bildsignals der zweiten Norm zur Berechnung von Zwi­ schenwerten (423), die in der zeitlichen Mitte zwischen entsprechenden Bildpunkten (411, 412, 431, 432, 451, 452) des Bildsignals der ersten Norm liegen, der arith­ metische Mittelwert aus dem, bezogen auf den jeweiligen Zwischenwert (423), zeitlich vorhergehenden und dem zeitlich folgenden Bildpunkt gleicher räumlicher Lage gebildet wird.

7. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Chrominanzbildpunkte (461, 462, 471, 472) des Bildsignals der zweiten Norm, die zeitlich zwischen ent­ sprechenden Bildpunkten des Bildsignals der ersten Norm liegen, ohne Berechnung von Zwischenwerten aus gewichte­ ten Anteilen, entsprechend dem jeweiligen zeitlichen Abstand zu den entsprechenden Bildpunkten (411, 412, 431, 432, 451, 452) des Bildsignals der ersten Norm, von entsprechenden Bildpunkten gleicher Farbkomponente des Bildsignals der ersten Norm gebildet werden.

8. System nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß für Chrominanzbildpunkte (461, 462, 471, 472) des Bildsignals der zweiten Norm zur Berechnung von Zwi­ schenwerten (423) Bildpunkte gleicher Farbkomponente (U, V) des Bildsignals der ersten Norm verwendet werden.

9. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Wichtung durch Multiplikation mit einem der Faktoren 0, 1/3, 2/3 oder 1 geschieht.

10. System nach einem oder mehreren der vorhergeheden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für ein Bildsignal der ersten Norm mit Zeilensprung (411, 432, 451) eine bewegungsadaptive Umsetzung auf ein Bildsignal der er­ sten Norm ohne Zeilensprung (411, 412, 431, 432, 451, 452) durchgeführt wird.

11. Schaltung für ein System entsprechend der vorher be­ schriebenen Art, versehen mit einem ersten Speicher (511) für Luminanzbildpunkte, dem ein Medianwertbildner (521) nachgeschaltet ist, dessen Eingänge mit einem Ein­ gang und mit einem Ausgang des ersten Speichers (511) und mit einem Bewegungsdetektor (in 50) verbunden sind, mit einem Umschalter (531), dessen Eingänge dem Ausgang des ersten Speichers (511) und einem Ausgang des Median­ wertbildners (531) nachgeschaltet sind, mit einem zwei­ ten Speicher (541) mit nachgeschaltetem ersten Multipli­ zierer (551), mit einem dritten Speicher (542) mit nach­ geschaltetem zweiten Multiplizierer (552), wobei der Ausgang des Umschalters (531) mit Eingängen der zweiten und dritten Speicher (541 und 542) verbunden ist, und mit einem Addierer (561), dessen Eingänge den ersten und zweiten Multiplizierern (551 und 552) nachgeschal­ tet sind.

12. Schaltung nach Anspruch 11, versehen mit einem vierten Speicher (512) für Chrominanzbildpunkte, dem ein Mittel­ wertbildner (522) oder ein Medianwertbildner (522) nach­ geschaltet ist, dessen Eingänge mit einem Eingang und mit einem Ausgang des vierten Speichers (512) und im Fall des Medianwertbildners (522) mit einem Bewegungsde­ tektor (in 50) verbunden sind, mit einem Umschalter (532), dessen Eingänge dem Ausgang des vierten Spei­ chers (512) und einem Ausgang des Mittelwert- bzw. Medi­ anwertbildners (522) nachgeschaltet sind, mit einem fünften Speicher (543) mit nachgeschaltetem dritten Multiplizierer (553), mit einem sechsten Speicher (544) mit nachgeschaltetem vierten Multiplizierer (554), wo­ bei der Ausgang des Umschalters (532) mit Eingängen der fünften und sechsten Speicher (543 und 544) verbunden ist, und mit einem Addierer (562), dessen Eingänge den dritten und vierten Multiplizierern (553 und 554) nach­ geschaltet sind.